一种带陶瓷型芯蜡模成型方法
【专利摘要】本发明公开了一种带陶瓷型芯蜡模成型方法，所述蜡模和陶瓷型芯的设计结构根据设计的铸件而确定，根据设计铸件的外形检验基准点，以法线投影方式在设计的陶瓷型芯上确定出检验基准点，使设计的铸件和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射；根据设计结构制造出陶瓷型芯，以陶瓷型芯上所确定的检验基准点作为支撑点，采用定位销钉将陶瓷型芯装夹在蜡模模具中；在蜡模模具的型腔内注入蜡液，至蜡模成型，去除蜡模上的定位销钉、并填补蜡模上的定位孔。本发明有效提高了陶瓷型芯在蜡模模具内的装夹定位精度，使所成型的带陶瓷型芯蜡模具有良好的成型质量，有效控制了废品率、提高了合格率，经济性好。
【专利说明】
一种带陶瓷型芯蜡模成型方法
技术领域
[0001]本发明涉及模具成型技术，具体是一种带陶瓷型芯蜡模成型方法。【背景技术】
[0002]在铸件的精密铸造工艺中，失蜡精密铸造是常见的工艺措施;对于空心铸件而言， 失蜡精密铸造的关键基础技术便是设计并制造与之相匹配的带陶瓷型芯蜡模。空心铸件众多，现以重型燃机透平级空心叶片的精密铸造工艺为例，进行详细说明。
[0003]重型燃机透平级空心叶片均是采用失蜡精密铸造工艺制造成型的，具体的技术措施是:首先，根据设计的空心叶片铸件，制造与空心叶片铸件气冷通道形状尺寸相近的耐高温陶瓷型芯;其次，将陶瓷型芯装夹放入符合空心叶片铸件外形设计要求的蜡模模具中，采用注射成型方法将蜡液注射进入蜡模模具的型腔内，进而包裹住陶瓷型芯，得到带陶瓷型芯的叶片蜡模;接着，压制叶片浇注系统，并将叶片蜡模与叶片浇注系统焊接成蜡树;然后， 采用沾浆淋沙工艺在蜡树的表面涂覆上一定厚度的陶瓷模壳，待陶瓷模壳充分干燥后，采用脱蜡釜将陶瓷模壳内部的叶片蜡模熔化脱出，得到带陶瓷型芯的陶瓷模壳，接着将残蜡焙烧掉;再然后，在浇铸前将陶瓷模壳焙烧至指定温度，接着将钢水浇入陶瓷模壳内，待充分冷却后，振动除去叶片铸件表面的陶瓷模壳，进而得到带陶瓷型芯的叶片铸件;最后，将叶片铸件中的陶瓷型芯采用高温高压的碱液腐蚀溶解掉，终得空心的叶片铸件。[〇〇〇4]通过上述技术措施可以清楚地看出:决定空心叶片铸件成型质量的一大关键技术点便是带陶瓷型芯蜡模的成型，带陶瓷型芯蜡模的成型质量直接决定了空心叶片铸件的内腔尺寸、外形尺寸和壁厚尺寸，即带陶瓷型芯蜡模的成型质量直接决定了空心叶片铸件的成型精度。[〇〇〇5]目前，带陶瓷型芯蜡模的成型技术措施是:首先，根据设计的空心叶片铸件，制造与空心叶片铸件气冷通道形状尺寸相近的耐高温陶瓷型芯；其次，通过陶瓷型芯的工艺段 (即叶根芯头和叶顶芯头)将陶瓷型芯装夹在蜡模模具中，使陶瓷型芯与蜡模模具内腔之间形成符合设计蜡模的环空空间；然后，采用注射成型方法将蜡液注射进入蜡模模具的型腔内，得到带陶瓷型芯的叶片蜡模。此技术措施在蜡模成型时，将陶瓷型芯在蜡模模具中的装夹定位是通过陶瓷型芯的工艺段实现的，由于陶瓷型芯的工艺段在陶瓷型芯的烧结过程中极易发生变形，因而使得以已变形的部位进行装夹定位，装夹精度无法客观保证，通常会导致陶瓷型芯在蜡模模具中的装夹定位精度低下；行业内，为了改善工艺段结构精度低的陶瓷型芯在装夹定位中存在的问题，通常是在陶瓷型芯的工艺段包裹蜡纸，进而使陶瓷型芯在蜡模模具内形成柔性定位，这一技术措施无法有效解决陶瓷型芯在蜡模模具中定位精度低的问题，导致所成型蜡模无法满足设计技术要求，报废率高，经济性差。
【发明内容】
[0006]本发明的发明目的在于:针对上述带陶瓷型芯蜡模的特殊性以及现有成型技术的不足，提供一种成型质量和合格率高的带陶瓷型芯蜡模成型方法。
[0007]本发明所采用的技术方案是:一种带陶瓷型芯蜡模成型方法，所述蜡模和陶瓷型芯的设计结构根据设计的铸件而确定，根据设计铸件的外形检验基准点，以法线投影方式在设计的陶瓷型芯上确定出检验基准点，使设计的铸件和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射;根据设计结构制造出陶瓷型芯，以陶瓷型芯上所确定的检验基准点作为支撑点，采用定位销钉将陶瓷型芯装夹在蜡模模具中；在蜡模模具的型腔内注入蜡液，至蜡模成型，去除蜡模上的定位销钉、并填补蜡模上的定位孔。
[0008]作为优选方案，根据设计铸件的外形检验基准点，以法线投影方式在匹配的蜡模模具上确定出设计蜡模的外形检验基准点，使设计的铸件、蜡模和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射;根据设计结构制造出陶瓷型芯，以陶瓷型芯和蜡模模具上所确定的基准点作为支撑点，采用定位销钉将陶瓷型芯装夹在蜡模模具中。
[0009]所述陶瓷型芯在确定检验基准点时，将尺寸误差积累至陶瓷型芯的工艺段处。
[0010]所述陶瓷型芯在蜡模模具的装夹结构中，具有配合定位销钉装夹的辅助销钉，所述辅助销钉分布在陶瓷型芯外部的三维空间。进一步的，所述辅助销钉具有弹性的调整结构。
[0011]作为优选方案，所述铸件为空心叶片;所述空心叶片上的外形检验基准点为六个， 这六个检验基准点分为三组，第一组为三个、分布在叶身的背弧面或内弧面上，第二组为两个、分布在进气边上，第三组为一个、分布在叶顶上。
[0012]本发明的有益效果是:1.本发明以设计铸件的外形检验基准点在陶瓷型芯上的法线投影点作为支撑点，从而使设计的铸件和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射、统一，陶瓷型芯依靠所确定的支撑点在蜡模模具内形成装夹定位，这样有效提高了陶瓷型芯在蜡模模具内的装夹定位精度， 使所成型的带陶瓷型芯蜡模具有良好的成型质量，有效控制了废品率、提高了合格率，经济性好；2.本发明以设计铸件的外形检验基准点在陶瓷型芯上和匹配的蜡模模具上的法线投影点作为支撑点，从而使设计的铸件、蜡模和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射、统一，陶瓷型芯依靠所确定的支撑点在蜡模模具内所确定的支撑点上形成装夹定位，这样有利于可靠、有效地大幅提高陶瓷型芯在蜡模模具内的装夹定位精度，进而使成型的带陶瓷型芯蜡模具有可靠且良好的成型质量，合格率得到大幅提高，经济效果显著，实用性强；3.本发明特别适宜空心叶片铸件的带陶瓷型芯蜡模成型，除此之外，亦能适应其它空心铸件的带陶瓷型芯蜡模成型，应用范围广。【附图说明】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0014]图1是一种带陶瓷型芯蜡模-叶片蜡模的结构示意图。
[0015]图2是空心叶片铸件(依据图1所示蜡模制造而成)上的外形检验基准点的排布示意图。
[0016]图3是空心叶片铸件(依据图1所示蜡模制造而成)的外形检验基准点以法线投影方式排布在陶瓷型芯上的基准点的排布示意图。[〇〇17]图4是依据图3所示基准点使陶瓷型芯在蜡模模具中实现装夹定位的结构示意图。
[0018]图5是图4的分解图-即定位销钉相对陶瓷型芯和蜡模模具(仅显示了模具型腔部分)的排布结构示意图。
[0019]图中代号含义:1一叶片蜡模；11一蜡模叶根部；12—蜡模榫头部；13—蜡模叶身部；14一蜡模叶背；15—蜡模叶盆;16—蜡模进气边;17—蜡模排气边;18—蜡模叶顶部;2— 陶瓷型芯；21—叶根芯头；22—叶顶芯头；23—陶芯叶盆;24—陶芯叶背;25—陶芯叶身部； 3—錯模模具;4 一定位销钉;5—辅助销钉;A1、A2、A3—叶身弧面基准点;B1、B2—叶身进气边基准点;C1 一叶顶基准点;Al\A2\A3r—陶芯叶身弧面基准点;—陶芯叶身进气边基准点;C1' 一陶芯叶顶基准点。【具体实施方式】
[0020]本发明为空心铸件在精密铸造工艺中用的带陶瓷型芯蜡模的成型方法，它适应于多种空心铸件的带陶瓷型芯蜡模成型，其中包括空心叶片铸件，现以重型燃机透平级空心叶片铸件(下称空心叶片铸件)为例，结合附图对本发明进行详细说明。
[0021]实施例1参见图1所示，本发明所要制备成型的带陶瓷型芯蜡模为空心叶片铸件失蜡精密铸造工艺使用的，因而，带陶瓷型芯蜡模应当匹配于空心叶片铸件的设计技术要求，其主要由匹配空心叶片铸件外形结构的叶片蜡模1和匹配空心叶片铸件内腔结构的陶瓷型芯2构成;叶片蜡模1和陶瓷型芯2的结构尺寸分别按照空心叶片铸件的设计尺寸进行一定比例的放大， 陶瓷型芯2轴向裹覆在叶片蜡模1内。叶片蜡模1具有蜡模叶根部11、蜡模叶身部13和蜡模叶顶部18;蜡模叶根部11和蜡模叶身部13之间具有径向凸起的蜡模榫头部12;蜡模叶身部13 则具有依序周向排布的蜡模叶背14、蜡模进气边16、蜡模叶盆15和蜡模排气边17。陶瓷型芯 2具有陶芯叶根部、陶芯叶身部和陶芯叶顶部，陶芯叶根部、陶芯叶身部和陶芯叶顶部轴向对应的裹覆在叶片蜡模1内，陶芯叶根部的端部为工艺段-叶根芯头21，陶芯叶顶部的端部为工艺段-叶顶芯头22;陶瓷型芯2两端的工艺段(即叶根芯头21和叶顶芯头22)分别从叶片蜡模1的两端裸露出。
[0022]为了成型如图1所示的带陶瓷型芯蜡模，本发明所采用的技术手段是:步骤1.根据设计的空心叶片铸件的结构来确定与之相匹配的叶片蜡模和陶瓷型芯的设计结构，叶片蜡模和陶瓷型芯的设计结构应在设计的空心叶片铸件结构的基础上进行一定比例放大。[〇〇23]步骤2.根据空心叶片铸件的技术要求，空心叶片铸件上的外形检验具有六个基准点，这六个检验基准点分为三组分布在空心叶片铸件上，参见图2所示，其中，第一组为三个，S卩A1、A2和A3,它们分布在空心叶片铸件叶身的内弧面上(下面将其统称为叶身弧面基准点)，当然，也可以处在空心叶片铸件叶身的背弧面上;第二组为两个，即B1和B2,它们分布在空心叶片铸件的进气边上(下面将其统称为叶身进气边基准点);第三组为一个，即C1， 它分布在空心叶片铸件的叶顶上(下面将其称为叶顶基准点)。
[0024]根据设计空心叶片铸件所具有的前述六个外形检验基准点，以法线投影方式在匹配的蜡模模具上确定出设计蜡模的外形检验基准点。
[0025]同理，根据设计空心叶片铸件所具有的前述六个外形检验基准点，以法线投影方式在设计的陶瓷型芯上确定出检验基准点，参见图3所示，即在陶瓷型芯2的陶芯叶身部25的陶芯叶盆23(陶芯叶身部25的另一侧即为陶芯叶背24)上形成陶芯叶身弧面基准点Al\ A2'和A3'，该陶芯叶身弧面基准点与空心叶片铸件的叶身弧面基准点以法线投影相互映射;在陶瓷型芯2的陶芯叶身部25的陶芯进气边上形成陶芯叶身进气边基准点和B2、该陶芯叶身进气边基准点与空心叶片铸件的叶身进气边基准点以法线投影相互映射;在陶瓷型芯2的陶芯叶顶部上形成陶芯叶顶基准点Cf，该陶芯叶顶基准点与空心叶片铸件的叶顶基准点以法线投影相互映射;前述陶瓷型芯在确定检验基准点时，应对陶瓷型芯进行尺寸检验，将尺寸误差积累至陶瓷型芯的工艺段上及工艺段附近；通过上述根据设计空心叶片铸件的检验基准点在蜡模模具和陶瓷型芯上所确定的基准点，使设计的空心叶片铸件、蜡模和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射、相互统一。
[0026]步骤3.根据设计结构制造出陶瓷型芯2;按照设计结构制造出蜡模模具3。
[0027]步骤4.参见图4和图5所示，由于按照步骤2对步骤3所制造出的陶瓷型芯2和蜡模模具3上分别确定了法线投影的基准点，则接着以陶瓷型芯2和蜡模模具3上所确定的基准点作为支撑点，采用定位销钉4将陶瓷型芯2装夹在蜡模模具3,具体地，定位销钉4为六根， 三根定位销钉4的一端分别连接陶瓷型芯上2的陶芯叶身弧面基准点作为支撑点，这三根定位销钉4的另一端分别连接蜡模模具3上法线投影基准点作为支撑点；两根定位销钉4的一端分别连接陶瓷型芯2的陶芯叶身进气边基准点作为支撑点，这两根定位销钉4的另一端分别连接蜡模模具3上法线投影基准点作为支撑点；一根定位销钉4的一端连接陶瓷型芯2上的陶芯叶顶基准点作为支撑点，这根定位销钉4的另一端连接蜡模模具3上法线投影基准点作为支撑点;前述定位销钉4为长度固定式销钉；为了确保陶瓷型芯2在蜡模模具3中装夹定位的稳定性和可靠性，在蜡模模具3中还设有对陶瓷型芯2进行辅助装夹定位的辅助销钉5,该辅助销钉5采用可伸缩调整的弹性结构 (主要由基座筒、顶杆和介于二者之间的弹性件组成，弹性件通常为螺旋弹簧);在本实施例中，辅助销钉5为六根，它们分布在陶瓷型芯2外部的三维空间(即陶瓷型芯2的X、Y、Z方向) 上，具体的，其中三根从陶瓷型芯2的陶芯叶背24上对陶瓷型芯2进行装夹定位，具体的，这三根辅助销钉5与陶瓷型芯2上的陶芯叶身弧面基准点上的定位销钉4相向配合(在本实施例的三维空间中，处在Z方向上)，陶芯叶盆23上的每个定位销钉4与陶芯叶背24上的对应辅助销钉5基本处在同一轴线(指销钉的轴向)；一根从陶瓷型芯2的叶根芯头21处对陶瓷型芯 2进行装夹定位，这根辅助销钉5基本与陶瓷型芯2的陶芯叶顶基准点上的定位销钉4相向配合(在本实施例的三维空间中，处在X方向上)；另外两根分别从陶瓷型芯2的叶根芯头21和叶顶芯头22处对陶瓷型芯2进行装夹定位，这两根辅助销钉5没有对应的定位销钉4(在本实施例的三维空间中，它们处在Y方向上)。
[0028]步骤5.在装夹定位好陶瓷型芯2的蜡模模具3上连接蜡液注射系统;在蜡模模具3 的型腔内注入蜡液;至叶片蜡模成型;去除叶片蜡模上的定位销钉，用蜡液填补叶片蜡模上的定位孔，得如图1所示的带陶瓷型芯2的叶片蜡模1。[〇〇29] 实施例2本实施例的其它内容与实施例1相同，不同之处在于:在根据设计空心叶片铸件进行检验基准点法线投影确认时，只在设计的陶瓷型芯上以法线投影方式确定出检验基准点，无需在匹配设计蜡模的蜡模模具上确定检验基准点，如此使设计的空心叶片铸件和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射、相互统一，在陶瓷型芯装夹定位时，以陶瓷型芯上所确定的检验基准点作为支撑点，采用定位销钉在蜡模模具中装夹定位即可。
[0030]以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制。尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:本发明依然可以对上述各实施例进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种带陶瓷型芯蜡模成型方法，所述蜡模和陶瓷型芯的设计结构根据设计的铸件而 确定，其特征在于:根据设计铸件的外形检验基准点，以法线投影方式在设计的陶瓷型芯上 确定出检验基准点，使设计的铸件和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射;根据设计结构制 造出陶瓷型芯，以陶瓷型芯上所确定的检验基准点作为支撑点，采用定位销钉将陶瓷型芯 装夹在蜡模模具中；在蜡模模具的型腔内注入蜡液，至蜡模成型，去除蜡模上的定位销钉、 并填补蜡模上的定位孔。2.根据权利要求1所述带陶瓷型芯蜡模成型方法，其特征在于:根据设计铸件的外形检 验基准点，以法线投影方式在匹配的蜡模模具上确定出设计蜡模的外形检验基准点，使设 计的铸件、蜡模和陶瓷型芯上的检验基准点相互映射;根据设计结构制造出陶瓷型芯，以陶 瓷型芯和蜡模模具上所确定的基准点作为支撑点，采用定位销钉将陶瓷型芯装夹在蜡模模 具中。3.根据权利要求1或2所述带陶瓷型芯蜡模成型方法，其特征在于:所述陶瓷型芯在确 定检验基准点时，将尺寸误差积累至陶瓷型芯的工艺段处。4.根据权利要求1或2所述带陶瓷型芯蜡模成型方法，其特征在于:所述陶瓷型芯在蜡 模模具的装夹结构中，具有配合定位销钉装夹的辅助销钉，所述辅助销钉分布在陶瓷型芯 外部的三维空间。5.根据权利要求4所述带陶瓷型芯蜡模成型方法，其特征在于:所述辅助销钉具有弹性 的调整结构。6.根据权利要求1或2所述带陶瓷型芯蜡模成型方法，其特征在于:所述铸件为空心叶 片；所述空心叶片上的外形检验基准点为六个，这六个检验基准点分为三组，第一组为三 个、分布在叶身的背弧面或内弧面上，第二组为两个、分布在进气边上，第三组为一个、分布 在叶顶上。
【文档编号】B22C9/24GK105945220SQ201610353998
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】赵代银, 杨功显, 杨照宏, 张松泉, 曾洪, 何建, 伍林
【申请人】东方电气集团东方汽轮机有限公司